CN114316364B - 一种蒙脱土陶瓷填料复合改性介电弹性体及其制备方法和应用 - Google Patents
一种蒙脱土陶瓷填料复合改性介电弹性体及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种蒙脱土陶瓷填料复合的介电弹性体,包括橡胶基体、蒙脱土和陶瓷填料;其中,所述蒙脱土为改性蒙脱土;所述蒙脱土和陶瓷填料总重与所述橡胶的重量比为(0.05‑0.9):1,优选为(0.1‑0.7):1;所述改性蒙脱土与所述陶瓷填料的重量比为(0.1‑5):1,优选为(0.2‑3):1。本发明利用填料间的协同作用,改善填料在橡胶中的分散,制备出具有优异介电性能的介电弹性体,应用于能量转换器中。具有大形变、高能量密度、快响应、使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明涉及介电材料领域,具体涉及一种蒙脱土陶瓷填料复合改性的介电弹性体及其制备方法和应用。
背景技术
介电弹性体被用作能量转换器,包括驱动和发电两种模式。驱动模式是将电能转化为机械能。在外加电场作用下,两侧电极产生相反电荷,相互吸引;单侧产生相同电荷,相互排斥;最终,在厚度方向压缩,平面方向扩展,实现电能与机械能的转化。与驱动模式相反,发电模式基于拉伸前后电容差别,将机械能转化为电能。
为了量化影响因素,在1995年,Pelrine等人提出驱动模式应变公式为(其中SZ为厚度方向形变量,Y为杨氏模量,E为施加电场强度,εr相对介电常数,ε0为真空介电常数)(Sensors and Actuators A,1998,64,77-85.)。由Sz公式可知,介电驱动模式主要影响因素有相对介电常数εr,杨氏模量Y,施加电场强度E。其中,施加电场强度E对性能影响最大(E在式中为二次方)。
对于发电模式有如下公式:
其中,ΔE为产生电能,Eout、Ein分别代表输出和输入电能,C、V、E、S分别表示电容、电压、电场和面积,V体表示介电弹性体体积,下标1、2分别表示拉伸释放前、后。由ΔE公式可知,影响发电的主要因素为相对介电常数εr、拉伸释放前施加电场强度E1、拉伸释放前后面积之比。
综上所述,无论是驱动模式,还是发电模式,介电性能都可通过相对介电常数εr、施加电场强度E来提高。然而弹性体本身介电常数较小,需要通过改性提高介电性能,如弹性体分子链上引入极性基团的化学改性方式或加入填料的物理改性方式来实现。
相比引入极性基团,加入填料制备复合材料,工艺简单,成本较低。填料主要有两类,包括导电填料和陶瓷填料。导电填料在阈渗值附近可以大幅度提高弹性体的介电常数,但填料本身具有导电性,导致击穿强度下降。陶瓷填料具有较高的介电常数(大于3000),但是需要加入较多量,复合弹性体的模量也随之增大,填料粒子容易团聚造成材料缺陷,从而降低材料的击穿电压。
在各类填料中,蒙脱土是由两片硅四面体晶片与一片硅八面体晶片相互结合而成的层状硅酸盐晶体。表面的电荷使蒙脱土带有极性,具有亲水性,在橡胶基体中分散性差,易发生团聚。为改善蒙脱土在橡胶中的分散性,人们主要是利用有机插层剂作为表面改性剂对其表面处理,制备有机改性的蒙脱土。
Kaneko等人研究了天然蒙脱土和有机改性蒙脱土对硅橡胶SR热稳定性和机械性能的影响(Journal of Applied Polymer Science,2008,108:2587–2596)。Arroyo等人研究了天然蒙脱土和有机改性蒙脱土对天然橡胶NR机械性能的影响(Polymer,2003,44:2447-2453)。Usuki等人研究了有机改性蒙脱土对三元乙丙橡胶EPDM机械性能的影响(Polymer,2002,43:2185-2189)。
中国专利CN1425710A公开了一种半透明三元乙丙橡胶/蒙脱土插层纳米复合材料及其制备方法,将阳离子改性剂(十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵等)表面处理的蒙脱土混入三元乙丙橡胶中,增强材料力学性能,制成具有较高拉伸强度和透光率、较低雾度复合材料。
中国专利CN107011662A公开了一种防火矿物质硅橡胶组合物、防火矿物质硅橡胶材料,季铵盐表面改性剂(十二烷基三甲基溴化铵等)处理蒙脱土,制成填料,用于提升复合材料防火性能。
中国专利CN101831084A公开了一种有机改性蒙脱土及用于高温硫化硅橡胶的交联方法,利用改性蒙脱土提升硅橡胶交联程度。
Gharavi等人将二甲基二氢化牛脂铵有机改性蒙脱土(2M2HT)加入室温固化硅橡胶中,提高了介电常数(Smart Mater.Struct.19(2010)025002)。
Jia等人研究四种改性的有机蒙脱土被加入到室温固化硅橡胶中,介电测试表明,与未改性的蒙脱土相比,KH-560、KH-570和SA处理的蒙脱土减低了复合弹性体的介电常数和介电损耗(Journal of Macromolecular Science R,Part B:Physics,51:2449–2461,2012)。
Nam等人将不同层间距的有机改性蒙脱土加入聚氨酯弹性体中,Na基蒙脱土对应层间距为1.7nm时,复合介电弹性体的介电常数5.616高于聚氨酯的介电常数4.242(SmartMater.Struct.14(2005)87–90)。
Razzaghi-Kashani等人采用不同的剪切速率将二甲基二氢化牛脂铵改性蒙脱土加入硅橡胶中,在低剪切速率下介电常数提高的更多(Smart Materials andStructuresJournal Article.17(2008)0964-1726)。
Boccalero等人将二甲基脱氢牛脂季铵盐改性有机蒙脱土被加入两种室温固化硅橡胶中,增加了介电常数和破坏场,降低了杨氏模量(Composites Part B,146,(2018),13–19)。
但是上述现有技术仅单一的提高了介电性能,而没有在提高介电性能的同时再考虑力学性能等其他性能,因此,还待开发介电性能与力学性能等其他性能达到平衡,综合性能优异的弹性体材料。
发明内容
针对现有技术中介电弹性体介电常数低、介电损耗大和击穿强度低的问题,本发明经过研究发现改性蒙脱土的分散状态对复合弹性体介电性能产生的影响,以及与介电填料间的协同作用,能够改善介电填料的分散,提高介电性能,最终使得介电弹性体具有高介电常数、低介电损耗和高击穿强度,从而克服了现有技术问题。
本发明的目的之一是提供一种蒙脱土陶瓷填料复合的介电弹性体。
本发明所述的一种蒙脱土陶瓷填料复合改性介电弹性体,包括橡胶基体、改性蒙脱土与陶瓷填料;其中,所述蒙脱土为改性蒙脱土;所述蒙脱土和陶瓷填料的总重与所述橡胶基体的重量比为(0.05-0.9):1,优选(0.1-0.7):1,进一步优选为(0.2-0.5):1;所述改性蒙脱土与所述陶瓷填料的重量比为(0.1-9):1,优选为(0.2-3):1,进一步优选为(0.2-2):1,更有选为(0.3-1):1。
上述技术方案中,所述改性蒙脱土是通过改性剂对蒙脱土进行改性而得,所述蒙脱土为现有技术中已有的蒙脱土,优选包括钠基蒙脱土,钙基蒙脱土、钠-钙基蒙脱土、镁基蒙脱土中的至少一种;优选为钠基蒙脱土。
上述技术方案中,所述改性剂可选用阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、偶联剂和聚合物单体中的至少一种,例如一种或两种等。
上述技术方案中,所述阳离子表面活性剂可以为现有技术中常用的阳离子表面活性剂,包括十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODBA)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十八烷基三甲基氯化铵(STAC)、十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)中的至少一种,例如一种或两种等。优选选自十八烷基三甲基氯化铵(STAC)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中的至少一种,例如一种或两种等。
上述技术方案中,所述阴离子表面活性剂可以为现有技术中常用的阴离子表面活性剂,优选包括十二烷基磺酸钠、十二烷基磷酸钠、1,3双(十二烷基二甲基铵)-2-羟基氯丙烷、十二烷基硫酸铵、十二烷基苯磺酸中的至少一种,例如一种或两种等。优选为十二烷基硫酸铵。
上述技术方案中,所述非离子表面活性剂可以为现有技术中常用的非离子表面活性剂,优选椰油脂肪酸二乙醇酰胺、椰油脂肪酸单乙醇酰胺、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种,例如一种或两种等。优选为椰油脂肪酸二乙醇酰胺。
上述技术方案中,所述偶联剂可以为现有技术中常用的填料用偶联剂,包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷(例如KH550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(例如KH560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(例如KH570)、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(例如Si69)、3-巯基丙基乙氧基-双(十三烷基-五乙氧基-硅氧烷)(例如Si747)中的至少一种,例如一种或两种等。优选选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
上述技术方案中,所述聚合物单体可以为选自乙烯基吡咯烷酮、正已基噻吩、3,3’-二氨基二苯砜中的至少一种,例如一种或两种等。优选为乙烯基吡咯烷酮。
所述改性剂通过不同机理对蒙脱土改性,如表面活性剂通常是依靠离子间静电力插入蒙脱土层间,偶联剂通过形成共价键结合在表面,单体通过聚合物理包覆在表面。所述不同种类改性剂可以单独使用,也可以复配使用,从而改善与基体相容性,进一步提高陶瓷填料的分散和复合弹性体的击穿强度。
上述技术方案中,所述陶瓷填料为钛酸钡、二氧化钛、氮化硼、氮化硅、碳化硼、碳化硅、钛酸铜钙、铌镁酸铅、钛酸锶中的至少一种。优选为钛酸钡和二氧化钛中的至少一种。
上述技术方案中,所述橡胶可以为现有技术中通常的合成橡胶,优选选自硅橡胶、天然橡胶、聚氨酯橡胶或丙烯酸酯橡胶。
上述技术方案中,所述介电弹性体中还可以包括现有技术橡胶加工中常用助剂,例如硫化剂、补强剂、防老剂、抗氧剂等。
所述的硫化剂,其种类和用量均可以采用常规。本发明介电弹性体中,硫化剂含量优选与橡胶基体重量比为(0.01~0.1):1,优选为(0.01~0.05):1;所述硫化剂,可以为现有技术中通常的橡胶用硫化剂,包括选自氧化锌、氧化镁、氧化铅、过氧化二叔丁基、双2,5硫化剂和过氧化二异丙苯中的至少一种,优选为双2,5硫化剂或过氧化二异丙苯。
本发明的目的之二是提供一种制备蒙脱土陶瓷填料复合改性介电弹性体的方法,该方法简单快捷易操作。
本发明所述的一种制备蒙脱土陶瓷填料复合改性介电弹性体的方法,包括:
(1)按所述比例将包括所述改性蒙脱土、陶瓷填料在内的组分与橡胶混合;
(2)将上述所得混合物硫化得到复合介电弹性体。
以上所述步骤(1)的混合方式可为现有技术中通常的橡胶加工中的混合方式,优选包括溶液混合或机械混炼。采用的设备也都是现有技术中通常的混合设备,比如混合釜、开炼机、密炼机、螺杆混合机等;如果采用机械混炼,通常混炼的温度为室温。
以上步骤(1)的改性蒙脱土,是预先常用通常的改性方法,用以上所述改性剂对蒙脱土进行改性而得。改性温度为室温,改性剂与蒙脱土的重量比(1~5):1。
以上所述步骤(2)的硫化可以采用现有技术中通常的橡胶硫化设备和工艺,优选为室温硫化或高温硫化。
以上所述步骤(2)的硫化如采用高温硫化,高温硫化的温度为140℃~180℃。
本发明的目的之三是提供所述蒙脱土陶瓷填料复合改性介电弹性体的应用。
将本发明所述的蒙脱土陶瓷填料复合改性介电弹性体应用于介电驱动模式或发电模式的能量转换器,进而提高驱动应变和发电量。
与现有技术相比,本发明的蒙脱土陶瓷填料复合改性介电弹性体具有大形变、高能量密度、快响应、使用寿命长等优点。本发明利用改性蒙脱土与陶瓷填料间的协同作用,即蒙脱土与陶瓷填料相互穿插分散,蒙脱土协助陶瓷填料在橡胶中的分散,共同提高复合材料介电性能,从而制备出具有优异介电性能的介电弹性体,能很好地应用于能量转换器中(包括驱动和发电两种模式)。
附图说明
图1示出本发明实施例1-4及对比例2的介电常数。
图2示出本发明实施例1-4及对比例2的介电弹性体的介电损耗。
图3示出本发明实施例1-4及对比例2的介电弹性体的导电率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述,有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
本发明实施例与对比例中采用的原料,如果没有特别限定,那么均是现有技术公开的,例如可直接购买获得或者根据现有技术公开的制备方法制得。
具体,本发明实施例及对比例中所采用的主要原料及来源如下:
表1仪器及试剂来源
实施例1
(1)将20g钠基蒙脱土、10g十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODAB)、200mL去离子水加入烧杯中,在600rpm转速下机械搅拌2.5h,使蒙脱土在溶液中良好分散。反应结束后,将混合溶液在100℃的烘箱中干燥24h,以除去多余的去离子水,得到改性的蒙脱土。
(2)将(1)中得到改性蒙脱土按配方(100份硅橡胶、1份双2,5硫化剂、10份改性蒙脱土、10份钛酸钡(BT))进行混炼,得到混炼胶。将混炼胶放入高温硫化仪中,160℃下硫化,最终得到介电弹性体,记为橡胶1。将得到的介电弹性体材料进行测试。
实施例2
(1)将20g钠基蒙脱土、10g十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODAB)、200mL去离子水加入烧杯中,在600rpm转速下机械搅拌2.5h,使蒙脱土在溶液中良好分散。反应结束后,将混合溶液在100℃的烘箱中干燥24h,以除去多余的去离子水,得到改性的蒙脱土。
(2)将(1)中得到改性蒙脱土按配方(100份硅橡胶、1份双2,5硫化剂、10份改性蒙脱土、20份钛酸钡(BT))进行混炼,得到混炼胶。将混炼胶放入高温硫化仪中,160℃下硫化,最终得到介电弹性体,记为橡胶2。将得到的介电弹性体材料进行测试。
实施例3
(1)将20g钠基蒙脱土、10g十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODAB)、200mL去离子水加入烧杯中,在600rpm转速下机械搅拌2.5h,使蒙脱土在溶液中良好分散。反应结束后,将混合溶液在100℃的烘箱中干燥24h,以除去多余的去离子水,得到改性的蒙脱土。
(2)将(1)中得到改性蒙脱土按配方(100份硅橡胶、1份双2,5硫化剂、10份改性蒙脱土、30份钛酸钡(BT))进行混炼,得到混炼胶。将混炼胶放入高温硫化仪中,160℃下硫化,最终得到介电弹性体,记为橡胶3。将得到的介电弹性体材料进行测试。
实施例4
(1)将20g钠基蒙脱土、10g十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODAB)、200mL去离子水加入烧杯中,在600rpm转速下机械搅拌2.5h,使蒙脱土在溶液中良好分散。反应结束后,将混合溶液在100℃的烘箱中干燥24h,以除去多余的去离子水,得到改性的蒙脱土。
(2)将(1)中得到改性蒙脱土按配方(100份硅橡胶、1份双2,5硫化剂、10份改性蒙脱土、40份钛酸钡(BT))进行混炼,得到混炼胶。将混炼胶放入高温硫化仪中,160℃下硫化,最终得到介电弹性体,记为橡胶4。将得到的介电弹性体材料进行测试。
实施例5
(1)将20g钠基蒙脱土、10g十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODAB)、200mL去离子水加入烧杯中,在600rpm转速下机械搅拌2.5h,使蒙脱土在溶液中良好分散。反应结束后,将混合溶液在100℃的烘箱中干燥24h,以除去多余的去离子水,得到改性的蒙脱土。
(2)将(1)中得到改性蒙脱土按配方(100份聚氨酯橡胶、1份过氧化二异丙苯、10份改性蒙脱土、10份钛酸锶)进行混炼,得到混炼胶。将混炼胶放入高温硫化仪中,160℃下硫化,最终得到介电弹性体,记为橡胶5。将得到的介电弹性体材料进行测试。
实施例6
(1)将20g钠基蒙脱土、10g十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODAB)、200mL去离子水加入烧杯中,在600rpm转速下机械搅拌2.5h,使蒙脱土在溶液中良好分散。反应结束后,将混合溶液在100℃的烘箱中干燥24h,以除去多余的去离子水,得到改性的蒙脱土。
(2)将(1)中得到改性蒙脱土按配方(100份天然橡胶、1份硫磺、10份改性蒙脱土、10份钛酸铜钙)进行混炼,得到混炼胶。将混炼胶放入高温硫化仪中,160℃下硫化,最终得到介电弹性体,记为橡胶6。将得到的介电弹性体材料进行测试。
实施例7
(1)将20g钠基蒙脱土、10g十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODAB)、200mL去离子水加入烧杯中,在600rpm转速下机械搅拌2.5h,使蒙脱土在溶液中良好分散。反应结束后,将混合溶液在100℃的烘箱中干燥24h,以除去多余的去离子水,得到改性的蒙脱土。
(2)将(1)中得到改性蒙脱土按配方(100份丙烯酸酯橡胶、1份过氧化二异丙苯、10份改性蒙脱土、10份二氧化钛)进行混炼,得到混炼胶。将混炼胶放入高温硫化仪中,160℃下硫化,最终得到介电弹性体,记为橡胶7。将得到的介电弹性体材料进行测试。
实施例8
(1)将20g钠基蒙脱土、10g十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、200mL去离子水加入烧杯中,在600rpm转速下机械搅拌2.5h,使蒙脱土在溶液中良好分散。反应结束后,将混合溶液在100℃的烘箱中干燥24h,以除去多余的去离子水,得到改性的蒙脱土。
(2)将(1)中得到改性蒙脱土按配方(100份硅橡胶、1份过氧化二叔丁基、10份改性蒙脱土、10份钛酸钡(BT))进行混炼,得到混炼胶。将混炼胶放入高温硫化仪中,160℃下硫化,最终得到介电弹性体,记为橡胶7。将得到的介电弹性体材料进行测试。
实施例9
(1)将20g钠基蒙脱土、10gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)、200mL去离子水加入烧杯中,在600rpm转速下机械搅拌2.5h,使蒙脱土在溶液中良好分散。反应结束后,将混合溶液在100℃的烘箱中干燥24h,以除去多余的去离子水,得到改性的蒙脱土。
(2)将(1)中得到改性蒙脱土按配方(100份硅橡胶、1份过氧化二异丙苯、10份改性蒙脱土、10份二氧化钛)进行混炼,得到混炼胶。将混炼胶放入高温硫化仪中,160℃下硫化,最终得到介电弹性体,记为橡胶7。将得到的介电弹性体材料进行测试。
对比例1
(1)将20g钠基蒙脱土、10g十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODAB)、200mL去离子水加入烧杯中,在600rpm转速下机械搅拌2.5h,使蒙脱土在溶液中良好分散。反应结束后,将混合溶液在100℃的烘箱中干燥24h,以除去多余的去离子水,得到改性的蒙脱土。
(2)将(1)中得到改性蒙脱土按配方(100份硅橡胶、1份双2,5硫化剂、10份改性蒙脱土)进行混炼,得到混炼胶。将混炼胶放入高温硫化仪中,160℃下硫化,最终得到介电弹性体。将得到的介电弹性体材料进行测试。
对比例2
(1)将20g钠基蒙脱土、10g十八烷基二甲基苄基氯化铵(ODAB)、200mL去离子水加入烧杯中,在600rpm转速下机械搅拌2.5h,使蒙脱土在溶液中良好分散。反应结束后,将混合溶液在100℃的烘箱中干燥24h,以除去多余的去离子水,得到改性的蒙脱土。
(2)将(1)中得到改性蒙脱土按配方(100份硅橡胶、1份双2,5硫化剂、30份改性蒙脱土)进行混炼,得到混炼胶。将混炼胶放入高温硫化仪中,160℃下硫化,最终得到介电弹性体。将得到的介电弹性体材料进行测试。
对比例3
按配方(100份硅橡胶、1份双2,5硫化剂、30份钛酸钡(BT))进行混炼,得到混炼胶。将混炼胶放入高温硫化仪中,160℃下硫化,最终得到介电弹性体,将得到的介电弹性体材料进行测试。
机械性能测试:对实施例1-9及对比例1-3获得的介电弹性体的机械性能进行测试,包括拉伸强度、断裂伸长率及弹性模量在万能材料试验机上进行表征。首先用切割机和裁刀将介电弹性体材料裁为120mm*6mm*(1±0.3)mm的样条。具体测试方法按照GB16421-1996标准,以此得到的杨氏模量见表1。
介电性能测试:对实施例1-4及对比例2获得的介电弹性体材料的介电性能通过宽频介电阻抗谱仪进行表征。首先将介电弹性体材料剪裁为直径为25mm的圆片,测试条件为室温下、100-106Hz频率范围,以此获得介电常数、介电损耗以及导电率,具体数据见图1、图2、图3。
电致形变测试:对实施例1-9及对比例1-3获得的介电弹性体材料的电致形变性能进行表征,首先将介电弹性体材料剪裁成直径为6mm的圆片,在上下表面喷上柔性电极,放于室温条件下干燥24h,使得柔性电极固化。然后利用智能直流高压发生器对材料施压,获得击穿场强,具体数据见表2。
表2:实施例与对比例所制备材料的主要性能对比
图1显示随着陶瓷填料(BT)量的增加,介电常数也在增加,说明陶瓷填料可以增加材料介电常数。一般陶瓷填料加入橡胶基体会发生团聚,易形成导电通路,导致电导率升高,介电损耗增大。但是本发明将陶瓷填料与改性蒙脱土配合来复合改性橡胶,从图2、3可以看到,介电损耗与电导率变化较小,未出现明显增大。这是由于蒙脱土陶瓷复合改性可以有效改善填料在弹性体中的分散,阻止导电通路的形成,减小介电损耗和导电率。因此,本发明的介电弹性体材料具有更好的综合性能。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案,并非对本发明作任何形式上的限制,在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (12)
1.一种蒙脱土陶瓷填料复合改性介电弹性体,包括橡胶基体、改性蒙脱土和陶瓷填料;所述改性蒙脱土是通过改性剂对蒙脱土进行改性而得,所述改性剂包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、偶联剂和聚合物单体中的至少一种;所述阳离子表面活性剂包括十二烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种;所述偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物、3-巯基丙基乙氧基-双(十三烷基-五乙氧基-硅氧烷)中的至少一种;所述改性剂与蒙脱土的重量比为(0.1-2.0):1;所述橡胶基体为硅橡胶、天然橡胶、聚氨酯橡胶或丙烯酸酯橡胶中的至少一种;所述改性蒙脱土与陶瓷填料总重与所述橡胶基体的重量比为(0.05-0.9):1;所述改性蒙脱土与所述陶瓷填料的重量比为(0.1-5):1。
2.根据权利要求1所述的介电弹性体,其特征在于:所述改性蒙脱土与陶瓷填料总重与所述橡胶基体的重量比为(0.1-0.7):1;所述改性蒙脱土与所述陶瓷填料的重量比为(0.2-3):1。
3.根据权利要求1所述的介电弹性体,其特征在于:所述改性剂与蒙脱土的重量比为(0.5-1.0):1。
4.根据权利要求1所述的介电弹性体,其特征在于:
所述阴离子表面活性剂包括十二烷基磺酸钠、十二烷基磷酸钠、1,3双(十二烷基二甲基铵)-2-羟基氯丙烷、十二烷基硫酸铵、十二烷基苯磺酸中的至少一种;和/或
所述非离子表面活性剂包括椰油脂肪酸二乙醇酰胺、椰油脂肪酸单乙醇酰胺、壬基酚聚氧乙烯醚中的至少一种;和/或
所述聚合物单体包括乙烯基吡咯烷酮、正已基噻吩、3,3’-二氨基二苯砜中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的介电弹性体,其特征在于:所述蒙脱土为钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、钠-钙基蒙脱土、镁基蒙脱土中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的介电弹性体,其特征在于:所述蒙脱土为钠基蒙脱土。
7.根据权利要求1所述的介电弹性体,其特征在于所述陶瓷填料为钛酸钡、二氧化钛、氮化硼、氮化硅、碳化硼、碳化硅、钛酸铜钙、铌镁酸铅、钛酸锶中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的介电弹性体,其特征在于,包含有与橡胶基体重量比为(0.01~0.1):1的硫化剂。
9.根据权利要求8所述的介电弹性体,其特征在于,包含有与橡胶基体重量比为(0.01~0.05):1的硫化剂。
10.根据权利要求8或9所述的介电弹性体,其特征在于,所述硫化剂包括氧化锌、氧化镁、氧化铅、过氧化二叔丁基、双2,5硫化剂和过氧化二异丙苯中的至少一种。
11.一种制备权利要求1~10之任一项所述的蒙脱土陶瓷填料复合改性介电弹性体的方法,包括:
(1)按所述比例将包括所述改性蒙脱土、陶瓷填料在内的组分与橡胶混合;
(2)将上述所得混合物硫化得到所述蒙脱土陶瓷填料复合改性介电弹性体。
12.一种根据权利要求1~10之任一项所述的蒙脱土陶瓷填料复合改性介电弹性体应用于介电驱动模式或发电模式的能量转换器。
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